(57)【要約】  仕上げ圧延機内からの冷却可能な冷却装置が配置されても、鋼板の冷却制御が可能である熱延鋼板の製造装置を提供する。  熱間仕上げ圧延機列の最終スタンド内にその少なくとも一部が配置され、高い水量密度で冷却水を噴射可能である直後急冷装置２０と、最終スタンドの入側の鋼板の表面温度を測定する最終スタンド入側温度測定装置４５と、最終スタンドの入側の鋼板の速度を測定する鋼板速度測定手段４７と、測定された鋼板の表面温度、鋼板速度、および直後急冷装置の給水量または給水圧力に基づいて急冷停止予測温度を算出する急冷停止温度予測装置５１と、急冷停止予測温度を、目標とする急冷停止温度に一致させるように直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正する直後急冷制御装置５２と、を備える。
2011065290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間仕上げ圧延機列と、
前記熱間仕上げ圧延機列の最終スタンドの出側に配置され、該最終スタンド内にその少なくとも一部が配置され、冷却水を噴射可能である直後急冷装置と、
前記最終スタンドの入側の鋼板の表面温度を測定可能に設けられた最終スタンド入側温度測定装置と、
前記最終スタンドの入側の前記鋼板の速度を測定可能に設けられた鋼板速度測定手段と、
前記最終スタンド入側温度測定装置により測定された鋼板の表面温度、前記鋼板速度測定手段により測定された鋼板速度、および前記直後急冷装置の給水量または給水圧力に基づいて急冷停止予測温度を算出する急冷停止温度予測装置と、
前記急冷停止予測温度を、目標とする急冷停止温度に一致させるように前記直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正する直後急冷制御装置と、
を備える熱延鋼板の製造装置。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の熱延鋼板の製造装置により熱延鋼板を製造する方法であって、
前記最終スタンドの入側の鋼板温度測定値を初期値として、前記鋼板の表面温度、および前記直後急冷装置の給水量または給水圧力に基づいて前記急冷停止予測温度を算出し、前記急冷停止予測温度が、目標とする急冷停止温度に一致するように、前記直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正する、
熱延鋼板の製造方法。
【請求項３】
熱間仕上げ圧延機列と、
前記熱間仕上げ圧延機列の最終スタンドの出側に配置され、該最終スタンド内にその少なくとも一部が配置され、冷却水を噴射可能である直後急冷装置と、
前記最終スタンドの入側の鋼板の表面温度を測定可能に設けられた最終スタンド入側温度測定装置と、
前記直後急冷装置の出側の鋼板の表面温度を測定可能に設けられた直後急冷装置出側温度測定装置と、
前記最終スタンドの入側の前記鋼板の速度を測定可能に設けられた鋼板速度測定手段と、
前記最終スタンド入側温度測定装置により測定された鋼板の表面温度、前記鋼板速度測定手段により測定された鋼板速度、および前記直後急冷装置の給水量または給水圧力に基づいて急冷停止予測温度を算出する急冷停止温度予測装置と、
前記鋼板の先端部が前記直後急冷装置を通過するまでは前記急冷停止予測温度を、目標とする急冷停止温度に一致させるように前記直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正し、前記鋼板の先端部が前記直後急冷装置を通過した後は前記直後急冷装置出側温度測定装置により測定された温度を、目標とする急冷停止温度に一致させるように直後急冷装置の給水量、給水圧力、または鋼板の速度を修正する直後急冷制御装置と、
を備える熱延鋼板の製造装置。
【請求項４】
請求の範囲第３項に記載の熱延鋼板の製造装置により熱延鋼板を製造する方法であって、
前記鋼板の先端部が前記直後急冷装置を通過するまでは、前記最終スタンドの入側の鋼板温度測定値を初期値として、前記鋼板の表面温度、および前記直後急冷装置の給水量または給水圧力に基づいて前記急冷停止予測温度を算出し、前記急冷停止予測温度が、目標とする急冷停止温度に一致するように、前記直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正し、
前記鋼板の先端部が前記直後急冷装置を通過した後は、前記直後急冷装置出側温度測定装置の測定値を、前記目標とする急冷停止温度に一致させるように前記直後急冷装置の給水量、給水圧力または鋼板の速度を修正する、
熱延鋼板の製造方法。
【請求項５】
熱間仕上げ圧延機列と、
前記熱間仕上げ圧延機列の最終スタンドの出側に配置され、該最終スタンド内にその少なくとも一部が配置され、冷却水を噴射可能である直後急冷装置と、
前記直後急冷装置よりも出側に配置された冷却装置であるホットラン冷却装置と、
前記最終スタンドの入側の鋼板の表面温度を測定可能に設けられた最終スタンド入側温度測定装置と、
前記最終スタンドの入側の前記鋼板の速度を測定可能に設けられた鋼板速度測定手段と、
前記最終スタンド入側温度測定装置により測定された鋼板の表面温度、前記鋼板速度測定手段により測定された鋼板速度、前記直後急冷装置の給水量または給水圧力、および前記ホットラン冷却装置の給水量に基づいて急冷停止予測温度および巻き取り予測温度を算出する急冷停止温度・巻き取り温度予測装置と、
前記急冷停止予測温度および巻き取り予測温度を、目標とする急冷停止温度および巻き取り温度に一致させるように前記直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正する直後急冷・ホットラン冷却制御装置と、
を備える熱延鋼板の製造装置。
【請求項６】
請求の範囲第５項に記載の熱延鋼板の製造装置により熱延鋼板を製造する方法であって、
前記最終スタンドの入側の鋼板温度測定値を初期値として、前記鋼板の表面温度、前記直後急冷装置の給水量または給水圧力、および前記ホットラン冷却装置の給水量に基づいて前記急冷停止予測温度および前記巻き取り予測温度を算出し、前記急冷停止予測温度および前記巻き取り予測温度が、前記目標とする急冷停止温度および巻き取り温度に一致するように、前記直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正するとともに、前記ホットラン冷却装置の給水量を修正する、
熱延鋼板の製造方法。
【請求項７】
熱間仕上げ圧延機列と、
前記熱間仕上げ圧延機列の最終スタンドの出側に配置され、該最終スタンド内にその少なくとも一部が配置され、冷却水を噴射可能である直後急冷装置と、
前記直後急冷装置よりも出側に配置された冷却装置であるホットラン冷却装置と、
前記最終スタンドの入側の鋼板の表面温度を測定可能に設けられた最終スタンド入側温度測定手段と、
前記直後急冷装置の出側の鋼板の表面温度を測定可能に設けられた直後急冷装置出側温度測定装置と、
前記最終スタンドの入側の前記鋼板の速度を測定可能に設けられた鋼板速度測定手段と、
前記最終スタンド入側温度測定装置により測定された鋼板の表面温度、前記鋼板速度測定手段により測定された鋼板速度、前記直後急冷装置の給水量または給水圧力、および前記ホットラン冷却装置の給水量に基づいて急冷停止予測温度および巻き取り予測温度を算出する急冷停止温度・巻き取り温度予測装置と、
前記鋼板の先端部が前記直後急冷装置を通過するまでは、前記急冷停止予測温度および巻き取り予測温度を、目標とする急冷停止温度および巻き取り温度に一致させるように前記直後急冷装置の給水量または給水圧力、および前記ホットラン冷却装置の給水量を修正し、前記鋼板の先端部が前記直後急冷装置を通過した後は前記直後急冷装置出側温度測定装置により測定された温度を、目標とする急冷停止温度に一致させるように前記直後急冷装置の給水量、給水圧力または鋼板の速度を修正するとともに、巻き取り予測温度を、目標とする巻き取り温度に一致させるように前記ホットラン冷却装置の給水量を修正する直後急冷・ホットラン冷却制御装置と、
を備える熱延鋼板の製造装置。
【請求項８】
請求の範囲第７項に記載の熱延鋼板の製造装置により熱延鋼板を製造する方法であって、
前記鋼板の先端部が前記直後急冷装置を通過するまでは、前記最終スタンド入側の鋼板温度測定値を初期値として、前記鋼板の表面温度、および前記直後急冷装置の給水量または給水圧力、および前記ホットラン冷却装置の給水量に基づいて前記急冷停止予測温度および前記巻き取り予測温度を算出し、前記急冷停止予測温度および前記巻き取り予測温度が、前記目標とする急冷停止温度および巻き取り温度に一致するように、前記直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正するとともに、前記ホットラン冷却装置の給水量を修正し、
前記鋼板の先端部が前記直後急冷装置を通過した後は前記直後急冷装置出側温度測定装置により測定された温度を、前記目標とする急冷停止温度に一致させるように前記直後急冷装置の給水量または給水圧力または前記鋼板の速度を修正するとともに、前記巻き取り予測温度を、前記目標とする巻き取り温度に一致させるように前記ホットラン冷却装置の給水量を修正する、
熱延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱延鋼板の製造装置、および熱延鋼板の製造方法に関し、詳しくは熱間仕上げ圧延機で圧延された直後の高温の鋼板に冷却水を噴射して鋼板を水冷することにより熱延鋼板を製造する際に、この冷却を停止した後の鋼板の温度を正確に制御することができる熱延鋼板の製造装置および熱延鋼板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用や構造材用等として用いられる鋼材は、強度、加工性、靭性といった機械的特性に優れることが求められ、これらの機械的特性を総合的に高めるには、鋼材の組織を微細化することが有効である。そのため、微細な組織を有する鋼材を得るための方法が数多く模索されている。また、組織の微細化によれば、合金元素の添加量を削減しても優れた機械的性質を具備した高強度熱延鋼板を得ることが可能となる。【０００３】
組織の微細化方法としては、熱間仕上げ圧延の特に後段において、高圧下率の圧延を行ってオーステナイト粒を微細化するとともに、鋼板に圧延歪を蓄積させて、圧延後に得られるフェライト粒の微細化を図ることが知られている。さらに、オーステナイトの再結晶や回復を抑制してフェライト変態を促進させるという観点から、圧延後のできるだけ短時間内に鋼板を６００℃〜７５０℃まで冷却することが有効である。すなわち、熱間仕上げ圧延に引き続き、従来よりも早く冷却することが可能な冷却装置を設置し、圧延後の鋼板を急冷することが好ましい。そして、このように圧延後の鋼板を急冷するには、冷却能力を高めるために、鋼板に噴射される単位面積当りの冷却水量、すなわち、水量密度を大きくすることが効果的である。【０００４】
一方、このように単に早く急冷をするのみでなく、このような急冷をしつつも、必要とされる金属組織となるように正確に冷却を停止し、急冷を停止した時の鋼板温度が所定の温度となるようにコントロールすることが求められる。これにより、所望した鋼板の組織を得ることができ、製造される大量の鋼板の品質を安定させることが可能となる。
ここで、急冷を停止した時の温度を、以下、急冷停止温度と記載する。急冷停止温度はより詳しくは次の通りである。急冷中の鋼板板厚方向の温度分布は、急冷により表層部の熱が急速に奪われ、表面温度が中心温度よりも低い過渡的な状態となっている。かかる状態で急冷を停止すると、時間の経過につれて中心部の熱が表層部に拡散されて均一化される。急冷停止温度とは、この均一化された状態の鋼板温度のことであり、これは急冷停止からある時間を経た後に放射温度計で鋼板の表面温度を測定した値と概ね一致する。【０００５】
特許文献１には、熱間圧延の途中で、予め定められた熱間圧延条件とは異なる他の熱間圧延条件に変更して熱間圧延を引き続き行う場合に、当該他の熱間圧延条件と、水冷装置の入側における鋼板の温度の測定値とに基づいて、鋼板の巻き取り温度を目標値とすることが可能な、水冷装置についての冷却条件の設定値を求め、さらに当該他の熱間圧延条件と、水冷装置の入側における鋼板の温度の測定値とに基づいて、水冷装置の冷却条件の設定値を修正して設定することを特徴とする熱延鋼板の製造方法が開示されている。これによれば、圧延後の鋼板温度を目標温度に制御することが可能である。
そのため、特許文献１には、熱間仕上げ圧延機の出側に急速冷却装置を備えた冷却方法が提案されており、仕上げ圧延機と急速冷却装置の間には温度計が設置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２４６４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、熱間仕上げ圧延の後にできるだけ早く、かつ、急激な冷却をすることが効果的であることから、熱間仕上げ圧延機列の最終スタンドのワークロール直後から冷却することが好ましい。すなわち、熱間仕上げ圧延機列の最終スタンドのハウジングの内側に存する鋼板に冷却水を噴射して冷却をする。【０００８】
しかしながら、かかる冷却をするに際しては、仕上げ圧延機と冷却装置との間で鋼板の温度を測定することができないため、特許文献１に記載のような冷却水の制御をすることもできない。【０００９】
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、熱延鋼板の製造ラインにおいて、仕上げ圧延機内からの冷却が可能な冷却装置が配置される場合であっても、鋼板の冷却制御が可能である熱延鋼板の製造装置および熱延鋼板の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、本発明について説明する。ここでは、わかりやすさのため図面に付した符号を括弧書きで記載するが、本発明はこれに限定されるものではない。【００１１】
請求の範囲第１項に記載の発明は、熱間仕上げ圧延機列（１１）と、熱間仕上げ圧延機列の最終スタンド（１１ｇ）の出側に配置され、該最終スタンド内にその少なくとも一部が配置され、冷却水を噴射可能である直後急冷装置（２０）と、最終スタンドの入側の鋼板の表面温度を測定可能に設けられた最終スタンド入側温度測定装置（４５）と、最終スタンドの入側の鋼板の速度を測定可能に設けられた鋼板速度測定手段（４７）と、最終スタンド入側温度測定装置により測定された鋼板の表面温度、鋼板速度測定手段により測定された鋼板速度、および直後急冷装置の給水量または給水圧力に基づいて急冷停止予測温度を算出する急冷停止温度予測装置（５１）と、急冷停止予測温度を、目標とする急冷停止温度に一致させるように直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正する直後急冷制御装置（５２）と、を備える熱延鋼板の製造装置（１０）である。【００１２】
請求の範囲第２項に記載の発明は、請求の範囲第１項に記載の熱延鋼板の製造装置（１０）により熱延鋼板を製造する方法であって、最終スタンド（１１ｇ）の入側の鋼板温度測定値を初期値として、鋼板の表面温度、および直後急冷装置（２０）の給水量または給水圧力に基づいて急冷停止予測温度を算出し、急冷停止予測温度が、目標とする急冷停止温度に一致するように、直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正する、熱延鋼板の製造方法である。【００１３】
請求の範囲第３項に記載の発明は、熱間仕上げ圧延機列（１１）と、熱間仕上げ圧延機列の最終スタンド（１１ｇ）の出側に配置され、該最終スタンド内にその少なくとも一部が配置され、冷却水を噴射可能である直後急冷装置（２０）と、最終スタンドの入側の鋼板の表面温度を測定可能に設けられた最終スタンド入側温度測定装置（４５）と、直後急冷装置の出側の鋼板の表面温度を測定可能に設けられた直後急冷装置出側温度測定装置（４８）と、最終スタンドの入側の鋼板の速度を測定可能に設けられた鋼板速度測定手段（４７）と、最終スタンド入側温度測定装置により測定された鋼板の表面温度、鋼板速度測定手段により測定された鋼板速度、および直後急冷装置の給水量または給水圧力に基づいて急冷停止予測温度を算出する急冷停止温度予測装置（５１）と、鋼板の先端部が直後急冷装置を通過するまでは急冷停止予測温度を、目標とする急冷停止温度に一致させるように直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正し、鋼板の先端部が直後急冷装置を通過した後は直後急冷装置出側温度測定装置により測定された鋼板温度を、目標とする急冷停止温度に一致させるように直後急冷装置の給水量、給水圧力、または鋼板の速度を修正する直後急冷制御装置（５２）と、を備える熱延鋼板の製造装置（１０）である。【００１４】
請求の範囲第４項に記載の発明は、請求の範囲第３項に記載の熱延鋼板の製造装置（１０）により熱延鋼板を製造する方法であって、鋼板の先端部が直後急冷装置（２０）を通過するまでは、最終スタンド（１１ｇ）の入側の鋼板温度測定値を初期値として、鋼板の表面温度、および直後急冷装置の給水量または給水圧力に基づいて急冷停止予測温度を算出し、急冷停止予測温度が、目標とする急冷停止温度に一致するように、直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正し、鋼板の先端部が直後急冷装置を通過した後は、直後急冷装置出側温度測定装置（４８）の測定値を、目標とする急冷停止温度に一致させるように直後急冷装置の給水量、給水圧力または鋼板の速度を修正する、熱延鋼板の製造方法である。【００１５】
請求の範囲第５項に記載の発明は、熱間仕上げ圧延機列（１１）と、熱間仕上げ圧延機列の最終スタンド（１１ｇ）の出側に配置され、該最終スタンド内にその少なくとも一部が配置され、冷却水を噴射可能である直後急冷装置（２０）と、直後急冷装置よりも出側に配置された冷却装置であるホットラン冷却装置（４０）と、最終スタンドの入側の鋼板の表面温度を測定可能に設けられた最終スタンド入側温度測定装置（４５）と、最終スタンドの入側の鋼板の速度を測定可能に設けられた鋼板速度測定手段（４７）と、最終スタンド入側温度測定装置により測定された鋼板の表面温度、鋼板速度測定手段により測定された鋼板速度、直後急冷装置の給水量または給水圧力、およびホットラン冷却装置の給水量に基づいて急冷停止予測温度および巻き取り予測温度を算出する急冷停止温度・巻き取り温度予測装置（１５１）と、急冷停止予測温度および巻き取り予測温度を、目標とする急冷停止温度および巻き取り温度に一致させるように直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正する直後急冷・ホットラン冷却制御装置（１５２）と、を備える熱延鋼板の製造装置（１１０）である。【００１６】
請求の範囲第６項に記載の発明は、請求の範囲第５項に記載の熱延鋼板の製造装置（１１０）により熱延鋼板を製造する方法であって、最終スタンド（１１ｇ）の入側の鋼板温度測定値を初期値として、鋼板の表面温度、直後急冷装置（２０）の給水量または給水圧力、およびホットラン冷却装置（４０）の給水量に基づいて急冷停止予測温度および巻き取り予測温度を算出し、急冷停止予測温度および巻き取り予測温度が、目標とする急冷停止温度および巻き取り温度に一致するように、直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正するとともに、ホットラン冷却装置の給水量を修正する、熱延鋼板の製造方法である。【００１７】
請求の範囲第７項に記載の発明は、熱間仕上げ圧延機列（１１）と、熱間仕上げ圧延機列の最終スタンド（１１ｇ）の出側に配置され、該最終スタンド内にその少なくとも一部が配置され、冷却水を噴射可能である直後急冷装置（２０）と、直後急冷装置よりも出側に配置された冷却装置であるホットラン冷却装置（４０）と、最終スタンドの入側の鋼板の表面温度を測定可能に設けられた最終スタンド入側温度測定装置（４５）と、直後急冷装置の出側の鋼板の表面温度を測定可能に設けられた直後急冷装置出側温度測定装置（４８）と、最終スタンドの入側の鋼板の速度を測定可能に設けられた鋼板速度測定手段（４７）と、最終スタンド入側温度測定装置により測定された鋼板の表面温度、鋼板速度測定手段により測定された鋼板速度、直後急冷装置の給水量または給水圧力、およびホットラン冷却装置の給水量に基づいて急冷停止予測温度および巻き取り予測温度を算出する急冷停止温度・巻き取り温度予測装置（１５１）と、鋼板の先端部が直後急冷装置を通過するまでは、急冷停止予測温度および巻き取り予測温度を、目標とする急冷停止温度および巻き取り温度に一致させるように直後急冷装置の給水量または給水圧力、およびホットラン冷却装置の給水量を修正し、鋼板の先端部が直後急冷装置を通過した後は直後急冷装置出側温度測定装置により測定された温度を、目標とする急冷停止温度に一致させるように直後急冷装置の給水量、給水圧力または鋼板の速度を修正するとともに、巻き取り予測温度を、目標とする巻き取り温度に一致させるようにホットラン冷却装置の給水量を修正する直後急冷・ホットラン冷却制御装置（１５２）と、を備える熱延鋼板の製造装置（１１０）である。【００１８】
請求の範囲第８項に記載の発明は、請求の範囲第７項に記載の熱延鋼板の製造装置（１１０）により熱延鋼板を製造する方法であって、鋼板の先端部が直後急冷装置（２０）を通過するまでは、最終スタンド入側の鋼板温度測定値を初期値として、鋼板の表面温度、および直後急冷装置の給水量または給水圧力、およびホットラン冷却装置（４０）の給水量に基づいて急冷停止予測温度および巻き取り予測温度を算出し、急冷停止予測温度および巻き取り予測温度が、目標とする急冷停止温度および巻き取り温度に一致するように、直後急冷装置の給水量または給水圧力を修正するとともに、ホットラン冷却装置の給水量を修正し、鋼板の先端部が直後急冷装置を通過した後は直後急冷装置出側温度測定装置（４８）により測定された温度を、目標とする急冷停止温度に一致させるように直後急冷装置の給水量または給水圧力または鋼板の速度を修正するとともに、巻き取り予測温度を、目標巻き取り温度に一致させるようにホットラン冷却装置の給水量を修正する、熱延鋼板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の熱延鋼板の製造装置、および熱延鋼板の製造方法によれば、仕上げ圧延機内からの冷却可能な冷却装置が配置される場合であっても、鋼板の精度良い冷却制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第一実施形態に係る熱延鋼板の製造装置の一部を模式的に示した図である。
【図２】図１のうち、直後急冷装置が配置された部分に注目して拡大した図である。図２（ａ）は直後急冷装置の全体を表した図、図２（ｂ）は最終スタンドの近傍に注目した図である。
【図３】直後急冷装置の冷却ノズルを説明する斜視図である。
【図４】直後急冷装置の冷却ノズルの配列を説明するための図である。
【図５】第二実施形態に係る熱延鋼板の製造装置の一部を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の上記した作用および利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１は、第一実施形態にかかる熱延鋼板の製造装置１０（以下、「製造装置１０」と記載することがある。）を説明するための概念図である。図１では、鋼板１は紙面左（上流側、入側）から右（下流側、出側）の方向へと搬送されており、紙面上下が鉛直方向である。ここではパスラインを破線で示している。上流側（入側）・下流側（出側）方向を通板方向と記載することがあり、これに直交する方向で、通板される鋼板の板幅の方向を鋼板板幅方向と記載することがある。また、図において見易さのため繰り返しとなる符号の記載は省略することがある。
【００２３】
図１に示すように、製造装置１０は、熱間仕上げ圧延機列１１、搬送ロール１２、１２、…、ピンチロール１３、巻き取り装置１４、直後急冷装置２０、およびホットラン冷却装置４０を備えている。さらに製造装置１０は、熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンド１１ｇの入側に最終スタンド入側温度測定装置４５、および板厚測定装置４６を備えている。これに加えて最終スタンド１１ｇには鋼板速度測定手段４７、直後急冷装置２０の出側で、ピンチロール１３の直後には直後急冷装置出側温度測定装置４８、巻き取り装置１４の前には巻き取り温度測定装置４９が設置されるとともに、冷却制御装置５０を有している。また、図示および説明は省略するが、熱間仕上げ圧延機列１１より入側には、加熱炉や粗圧延機列等が配置され、熱間仕上げ圧延機列１１に入るための鋼板の条件を整えている。
【００２４】
熱延鋼板は概ね次のように製造される。すなわち、加熱炉から抽出され、粗圧延機で所定の厚さまで圧延された粗バーが、連続的に熱間仕上げ圧延機列１１で所定の厚さまで圧延される。その後、直後急冷装置２０内で急速に冷却される。その際には冷却制御装置５０により制御された冷却が行われる。そして、ピンチロール１３を通過し、ホットラン冷却装置４０により所定の巻き取り温度にまで冷却され、巻き取り装置１４によりコイル状に巻き取られる。詳しい製造方法については後で説明する。
【００２５】
以下、製造装置１０について詳しく説明する。図２は、図１のうち直後急冷装置２０が備えられた部位を拡大して示した図である。図２（ａ）は直後急冷装置２０の全体が表れるように拡大した図、図２（ｂ）は、さらに最終スタンド１１ｇの近傍に注目した図である。
【００２６】
熱間仕上げ圧延機列１１は、７機の圧延機１１ａ、…、１１ｆ、１１ｇが通板方向に沿って並列されている。ぞれぞれの圧延機１１ａ、…、１１ｆ、１１ｇは、いわゆる各スタンドを構成する圧延機で、最終製品において必要とされる厚さ、機械的性質、表面品質等の条件を満たすことができるように圧下率等の圧延条件が設定されている。ここで、各スタンドの圧下率は製造される鋼板が有するべき性能を満たすように設定される。ここで、高圧下圧延を行ってオーステナイト粒を微細化するとともに鋼板に圧延歪を蓄積させ、圧延後に得られるフェライト粒の微細化を図る観点からは、最終スタンドであるスタンド１１ｇにおいて通常の圧延よりも高圧下である１５〜５０％の圧下率が求められる。
【００２７】
各スタンドの圧延機は、実際に鋼板を挟んで圧下する一対のワークロール１１ａｗ、１１ａｗ、…、１１ｆｗ、１１ｆｗ、１１ｇｗ、１１ｇｗと、該ワークロールに外周同士を接するように配置された一対のバックアップロール１１ａｂ、１１ａｂ、…、１１ｆｂ、１１ｆｂ、１１ｇｂ、１１ｇｂとを有している。また、圧延機はワークロールおよびバックアップロールを内側に含み、圧延機の外殻を形成し、圧延ロールを支持するハウジング１１ａｈ、…、１１ｆｈ、１１ｇｈを備えている。該ハウジングは対向して立設された立設部１１ｇｒ、１１ｇｒを有しており、該立設部１１ｇｒ、１１ｇｒは通板される鋼板１を鋼板板幅方向に挟むように立設されている。
【００２８】
ここで、図２（ａ）にＬ１で示したワークロール１１ｇｗの回転軸中心とハウジング立設部１１ｇｒの出側端面との距離Ｌ１は、ワークロール１１ｇｗの半径ｒ１よりも大きい。従って、その差であるＬ１−ｒ１に相当する部位には、後述するように直後急冷装置２０の一部を配置することができる。すなわち当該直後急冷装置２０の一部をハウジング１１ｇｈの内側に挿入するように設置することが可能である。
【００２９】
搬送ロール１２、１２、…は、鋼板１を通板方向に搬送するロール群である。
ピンチロール１３は、水切りを兼ねており、直後急冷装置２０の出側に設けられている。これにより、直後急冷装置２０内で噴射された冷却水が鋼板１の出側へと流出することを防止することが可能になる。さらには、直後急冷装置２０における鋼板１の波打ちを抑制して、特に、鋼板１の先端が巻き取り装置１４に噛み込まれる前の時点における鋼板１の通板性を向上させることができる。ここでピンチロール１３のロールのうち上側のロール１３ａは図２（ａ）に示したように上下に移動可能とされている。
【００３０】
巻き取り装置１４は、圧延された鋼板をコイル状に巻き取る装置である。巻き取り装置１４は公知のものを適用することができる。
【００３１】
直後急冷装置２０は、図２（ａ）、図２（ｂ）からわかるように上面給水手段２１、２１、…、下面給水手段２２、２２、…、上面ガイド２５、２５、…、下面ガイド３０、３０、…を備えている。
【００３２】
上面給水手段２１、２１、…は、鋼板１の上面側に冷却水を供給する手段であり、冷却ヘッダ２１ａ、２１ａ、…、各冷却ヘッダ２１ａ、２１ａ、…に複数列をなして設けられた導管２１ｂ、２１ｂ、…、および導管２１ｂ、２１ｂ、…の先端に取り付けられた冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…を備えている。
冷却ヘッダ２１ａは鋼板板幅方向に延在する配管であり、このような冷却ヘッダ２１ａ、２１ａ、…が通板方向に配列されている。
導管２１ｂ、２１ｂ、…は各冷却ヘッダ２１ａから分岐する複数の細い配管であり、その開口端部が鋼板上面側に向けられている。導管２１ｂ、２１ｂ、…は、冷却ヘッダ２１ａの管長方向に沿って、すなわち鋼板板幅方向に複数、櫛歯状に設けられている。
【００３３】
各導管２１ｂ、２１ｂ、…の先端には冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…が取り付けられている。本実施形態の冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…は、扇状の冷却水噴流（例えば、５ｍｍ〜３０ｍｍ程度の厚さ）を形成可能なフラットタイプのスプレーノズルである。図３、図４に当該冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…により鋼板表面に形成される冷却水噴流について模式図を示した。図３は斜視図である。図４は当該噴流が鋼板表面に衝突したときの衝突態様を概略的に示した図である。図４において、白丸で表したのは冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…の直下の位置、太線で示したのは冷却水噴流の衝突位置、形状である。図３、図４には通板方向と板幅方向を併せて示している。また、図４の「…」部分は見易さのため白丸および太線の記載を省略したことを意味する。
図３、図４からわかるように本実施形態では、隣り合うノズル列では、冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…の鋼板板幅方向の位置をずらすように配置し、さらにその隣のノズル列の冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…と鋼板板幅方向位置が同じとなるように、いわゆる千鳥状配列としている。
【００３４】
本実施形態では、鋼板表面における鋼板板幅方向の全ての位置にわたって１つのノズル列について冷却水噴流を少なくとも２回通過できるように冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…を配置した。すなわち、通板される鋼板のある点ＳＴは、図４の直線矢印に沿って移動する。その際にノズル列Ａで２回（Ａ１、Ａ２）、ノズル列Ｂで２回（Ｂ１、Ｂ２）、ノズル列Ｃで２回（Ｃ１、Ｃ２）、…というように、各ノズル列において当該ノズル列に属するノズルからの噴流が２回衝突する。そのために、冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…の間隔ＰＷ、冷却水噴流の衝突幅Ｌ、ねじり角βとの間に、
Ｌ＝２ＰＷ／ｃｏｓβ
の関係が成り立つように、冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…を配置した。本実施形態では２回通過としたが、これに限定されることはなく、３回以上通過するように構成してもよい。なお、鋼板板幅方向における冷却能の均一化を図るという観点から、通板方向で隣り合うノズル列では、互いに逆の方向に冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…を捻った。
【００３５】
また、ノズルの配列により鋼板の冷却に関する「均一冷却幅」が定まる。これは、配置されるノズル群の性質上、搬送される鋼板の均一な冷却が可能である鋼板板幅方向の大きさを意味する。具体的には、鋼板の製造装置において製造できる最大の鋼板の幅と一致することが多い。具体的には例えば図４にＲＨで示した大きさである。
【００３６】
ここで、本実施形態では、上記のように隣り合うノズル列では、互いに逆の方向に冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…を捻じった形態を説明したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、全てが同じ方向に捻じってある形態であってもよい。また、捻じり角（上記β）も特に限定されるものではなく、必要とされる冷却能や設備配置の納まり等の観点から適宜決定することができる。
また、本実施形態では、上記利点の観点から通板方向に隣り合うノズル列を千鳥状配列とする形態としたが、これに限定されるものではなく、冷却ノズルが通板方向に直線上に配列される形態であってもよい。
【００３７】
上面給水手段２１が備えられる位置、特に冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…が配置されるべき位置は特に限定されるものではないが、熱間仕上げ圧延機列１１における最終スタンド１１ｇの直後に、該最終スタンド１１ｇのハウジング１１ｇｈの内側から当該最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗに極力近接するように配置させることが好ましい。このように配置することで、熱間仕上げ圧延機列１１による圧延直後の鋼板１を急冷することが可能になるとともに、鋼板１の先端部を安定して直後急冷装置２０に誘導することができる。本実施形態では、図２からわかるように、ワークロール１１ｇｗに近い冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…は鋼板１に近づけて配置する。
【００３８】
さらに各冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…の冷却水噴射口から噴射される冷却水の噴射方向は鉛直方向を基本とする一方、最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗに最も近い冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…、２２ｃ、２２ｃ、…からの冷却水の噴射は、鉛直よりもワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗの方向に傾けられることが好ましい。これにより、鋼板１が最終スタンド１１ｇで圧下されてから冷却が開始されるまでの時間をより一層短くし、圧延で蓄積された圧延歪が回復する時間をほぼゼロにすることも可能となる。従って、より微細な組織を有する鋼板を製造することができる。
【００３９】
下面給水手段２２、２２、…は、鋼板１の下面側に冷却水を供給する手段であり、冷却ヘッダ２２ａ、２２ａ、…、各冷却ヘッダ２２ａ、２２ａ、…に複数列をなして設けられた導管２２ｂ、２２ｂ、…、および導管２２ｂ、２２ｂ、…の先端に取り付けられた冷却ノズル２２ｃ、２２ｃ、…を備えている。下面給水手段２２、２２、…は、上記した上面給水手段２１、２１、…に対向して設けられ、冷却水の噴射方向が異なるが、概ね上面給水手段２１、２１、…と同様であるのでここでは説明を省略する。
【００４０】
図３に示したように、上面給水手段２１、２１、…への給水量を修正する場合、冷却ヘッダ２１ａ、２１ａ、…への給水流路２１ｅに設けられた給水量調整装置２１ｇが、直後急冷制御装置５２（図１参照）からの給水量修正指令を受け、適切な給水量の修正が行われる。また、給水圧力を修正する場合は、冷却ヘッダ２１ａ、２１ａ、…への給水流路２１ｅに設けられた給水量調整装置２１ｇが直後急冷制御装置５２からの給水圧力修正指令を受け、冷却ヘッダ２１ａ、２１ａ、…に取り付けられた圧力センサ２１ｆで測定した圧力値が指令された圧力値と一致するように給水量を修正することで適切な給水圧力の修正が行われる。
一方、下面給水手段２２、２２、…への給水量および給水圧力を修正する場合も上面給水手段２１、２１、…と同様である。
【００４１】
次に図２に戻り、上面ガイド２５、２５、…について説明する。上面ガイド２５、２５、…は、上面給水手段２１と搬送される鋼板１との間に配置され、鋼板１の先端を通すときに、当該鋼板１の先端が導管２１ｂ、２１ｂ、…や冷却ノズル２１ｃ、２１ｃに引っ掛からないように設けられた板状の部材である。一方で、上面ガイド２５、２５、…には上面給水手段２１からの噴流を通過させる流入孔が設けられている。これにより、上面給水手段２１からの噴流が該上面ガイド２５、２５、…を通過して鋼板１の上面に達し、適切な冷却をすることが可能となる。ここで用いられる上面ガイド２５の形状は特に限定されるものではなく公知の上面ガイドを用いることが可能である。
【００４２】
上面ガイド２５、２５、…は、図２に示したように配置される。本実施形態では３つの上面ガイド２５、２５、２５が用いられ、これが通板方向に並列される。いずれの上面ガイド２５、２５、２５も冷却ノズル２１ｃ、２１ｃ、…の高さ方向位置に対応するように配置されている。すなわち、本実施形態では最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗに最も近い上面ガイド２５では最終スタンド１１ｇ側端部が低く、他端側が高くなるように傾斜して配置されている。他の２つの上面ガイド２５、２５は、通板面（パスライン）から所定の間隔を有して該通板面（パスライン）と略平行に配置されている。
【００４３】
下面ガイド３０は、下面給水手段２２と搬送される鋼板１との間に配置される板状の部材である。これにより、特に鋼板１を当該製造装置１０に通す際における鋼板１の最先端が下面給水手段２２、２２、…や搬送ロール１２、１２、…に引っ掛かることを防止できる。一方で、下面ガイド３０には下面給水手段２２からの噴流を通過させる流入孔が設けられている。これにより、下面給水手段２２からの噴流が該下面ガイド３０を通過して鋼板１の下面に達し、適切な冷却をすることが可能となる。ここで用いられる下面ガイド３０の形状は特に限定されるものではなく公知の下面ガイドを用いることが可能である。
【００４４】
このような下面ガイド３０は、図２に示したように配置される。本実施形態では４つの下面ガイド３０、３０、…が用いられ、搬送ロール１２、１２、１２間のそれぞれに配置される。いずれの下面ガイド３０、３０、…も搬送ロール１２、１２、…の上端部に対してあまり低くならない高さに配置される。
【００４５】
本実施形態では下面ガイド３０を備えた例を説明したが、下面ガイドは必ずしも設けられなくてもよい。
【００４６】
以上のような冷却水の供給において、具体的な給水量については、必要とされる鋼板の冷却熱量により適宜決められるものであり特に限定されない。ただし、上記したように、鋼板組織の微細化の観点から、圧延直後の急冷が効果的であり、そのためには高い水量密度で冷却することが好ましい。例えば上記鋼板の微細化の観点から、供給される冷却水の水量密度は、１０ｍ３／（ｍ２・分）〜２５ｍ３／（ｍ２・分）を挙げることができる。なお、この水量密度は鋼板の片面に対するもので、これより大きい水量密度でもよい。冷却能力としては、３ｍｍ厚の鋼板において、６００℃／秒以上であることが好ましい。
【００４７】
図１に戻り引き続き製造装置１０について説明する。ホットラン冷却装置４０は、ピンチロール１３の後に配置される水冷の冷却装置であり、鋼板１を巻き取り温度に冷却するためのものである。ホットラン冷却装置４０も、直後急冷装置２０と同様に上面給水手段、下面給水手段を備えており、鋼板１を上下面の両面から冷却可能に構成されている。
【００４８】
ホットラン冷却装置４０の上面給水手段は、鋼板１の上面側に冷却水を供給する手段であり、ここには通常に適用される冷却手段を用いることができる。これには例えばパイプラミナー冷却装置を挙げることができ、当該装置はラミナーフローノズルを備えている。
【００４９】
ホットラン冷却装置４０の下面給水手段は、鋼板１の下面側に冷却水を供給する手段であり、ここには通常に適用される冷却手段を用いることができる。これには例えば円錐状の噴流を形成する「フルコーンスプレーノズル」を具備するスプレー冷却装置を挙げることができる。
【００５０】
最終スタンド入側温度測定装置４５は、図１にも表れているように、熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンド１１ｇの入側において、鋼板１の表面温度を測定するものである。図１に示す本実施形態の製造装置１０では、１つの最終スタンド入側温度測定装置４５を鋼板の上面側又は下面側に１つ設置したが、複数の最終スタンド入側温度測定装置を設けてもよい。このとき、一方は上面、他方は下面に設置することが好ましい。これにより、後述する急冷停止温度予測に用いる板厚方向温度分布初期値として、上下非対称の分布を与えることが可能となり、予測の高精度化をはかることができる。
また、最終スタンド入側温度測定装置４５は、鋼板１の表面温度を測定することが可能なものであればどのような種類の装置であってもよく、特定の型式のものに限らない。本実施形態では、仕上げ圧延機列１１のスタンド間で冷却水が用いられている可能性を考慮し、ここで噴射される冷却水に起因した測定誤差を低減するために、いわゆる水柱温度計を用いることが好ましい。水柱温度計とは、特開２００６−０１０１３０号公報等により知られているように、鋼板１と対向する位置に配置された放射温度計と、鋼板１とこの放射温度計との間に光導波路としての水柱を形成するための水柱形成手段とを備える温度計である。そしてこの水柱を介して鋼板１の表面からの放射光を放射温度計で検出することにより、鋼板１の表面温度を高い精度で測定することができる。
最終スタンド入側温度測定装置４５による鋼板１の表面温度の測定結果は、後述する冷却制御装置５０に入力される。
【００５１】
板厚測定装置４６は、図１にも表れているように、熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンド１１ｇの入側において、鋼板１の板厚を測定するものである。板厚測定装置４６は、鋼板１の厚さを測定することが可能なものであればどのような種類の装置であってもよく、特定の型式のものに限らない。ただし、鋼板１の厚さが３０ｍｍ未満であることを考慮すると、当該厚さ範囲における測定精度等の観点からＸ線厚み計が好ましい。
板厚測定装置４６による鋼板１の板厚の測定結果は、後述する冷却制御装置５０に入力される。
【００５２】
鋼板速度測定手段４７は、図１にも表れているように、熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンド１１ｇに備えられ、最終スタンド１１ｇ入側における鋼板１の速度を測定する。鋼板速度測定手段４７は、鋼板１の速度を測定することが可能なものであればどのような種類のものであってもよい。本実施形態では、ワークロール１１ｇｗ、１１ｇｗの周速に先進率分を乗じることにより鋼板１の速度を得る。鋼板速度測定手段４７による鋼板１の速度測定結果は、後述する冷却制御装置５０に入力される。
【００５３】
直後急冷装置出側温度測定装置４８は直後急冷装置２０の出側における鋼板温度を測定する装置であり、巻き取り温度測定装置４９は巻き取り装置１４前の鋼板温度を測定する装置である。これら直後急冷装置出側温度測定装置４８、および巻き取り温度測定装置４９は、鋼板１の表面温度を測定することが可能なものであればどのような種類のセンサであってもよく、特定の型式のものに限らない。
【００５４】
冷却制御装置５０は、急冷停止温度予測装置５１、および直後急冷制御装置５２を備えて構成される。
急冷停止温度予測装置５１は、最終スタンド１１ｇの入側の最終スタンド入側温度測定装置４５から入力される鋼板１の表面温度の測定値（ＦＴ’）、板厚測定装置４６から入力される鋼板１の板厚の測定値、および鋼板速度測定手段４７から入力される鋼板１の搬送速度の測定値に基づいて、鋼板１の伝熱モデルを用いた直後急冷装置２０による急冷を含んで、急冷停止温度の予測演算を行い、急冷停止予測温度を得る。ここでおこなわれる演算内容の例の詳細は後述する。
【００５５】
直後急冷制御装置５２では、鋼板１の先端が最終スタンド入側温度測定装置４５に到達してから直後急冷装置出側温度測定装置４８に到達するまでの間、すなわち、鋼板１の先端が直後急冷装置２０を通過するまでは、直後急冷制御装置５２が、与えられた目標急冷停止温度と上記急冷停止温度予測装置５１により算出された急冷停止予測温度とが一致するか判断するとともに、一致しない場合には、直後急冷装置２０の冷却水量を制御する。
また、鋼板１の先端が直後急冷装置出側温度測定装置４８に到達した後、すなわち鋼板１の先端が直後急冷装置２０を通過した後は、与えられた目標急冷停止温度と、直後急冷装置出側温度測定装置４８での測定温度が一致するように、直後急冷装置２０の冷却水量および鋼板の速度の少なくとも一方を制御する。
【００５６】
以上のような構成を有する製造装置１０により、所望する急冷停止温度に制御され、予定した組織を有する熱延鋼板を製造することができる。
【００５７】
次に、製造装置１０を用いて熱延鋼板を製造する方法の例を説明する。これは、直後急冷装置２０の給水量を変化させて急冷停止予測温度を目標急冷停止温度に一致させるものである。
【００５８】
熱間仕上げ圧延機列１１の最終スタンド１１ｇの入側に達した鋼板１の表面温度、板厚、および速度がそれぞれ、最終スタンド入側温度測定装置４５、板厚測定装置４６および鋼板速度測定手段４７により測定される。急冷停止温度予測装置５１は、これら温度、板厚、速度、鋼板の比熱、密度等から、式（１）により最終スタンド１１ｇの入側温度を算出する。式（１）は、最終スタンド入側温度測定装置４５から最終スタンド１１ｇまでにおける温度降下量ΔＴ１であり、空冷によるものである。
【００５９】
【数１】
2011065290.tif 000003
【００６０】
ここで、σはステファン・ボルツマン定数（Ｗ／ｍ２・Ｋ４）、εは鋼板１の輻射率、ｃは鋼板１の比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、ρは鋼板１の密度（ｋｇ／ｍ３）、ｈ１は最終スタンド１１ｇ前の板厚（ｍ）、およびαＡは空冷における熱伝達率（Ｗ／ｍ２・Ｋ）を表わしている。また、ＴＳ１は当該区間における鋼板１の表面温度（℃）であり、ＴＡは気温（℃）である。ｔ１は、この区間を通過する時間（秒）である。
【００６１】
続いて、最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗの温度、ワークロール１１ｇｗとの接触時間、圧延トルク等から式（２）、式（３）により圧延スタンド出側温度を算出する。式（２）は、最終スタンド１１ｇにおける鋼板１とワークロール１１ｇｗとの接触による温度降下量ΔＴ２である。
【００６２】
【数２】
2011065290.tif 000004
【００６３】
ここで、ｃは鋼板１の比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、ρは鋼板１の密度（ｋｇ／ｍ３）、およびλは鋼板１の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）である。また、ｈ２は最終スタンド１１ｇ後の板厚（ｍ）、ｔＲは鋼板１が最終スタンド１１ｇのワークロール１１ｇｗと接触している時間（ｓ）、ＴＳ２はワークロール１１ｇｗへの接触中の鋼板１の表面温度（℃）、およびＴＲはワークロール１１ｇｗの温度である。
【００６４】
一方、式（３）は、最終スタンド１１ｇの圧延による温度上昇量ΔＴ３を表す式である。
【００６５】
【数３】
2011065290.tif 000005
【００６６】
ここで、ｃは鋼板１の比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、ρは鋼板１の密度（ｋｇ／ｍ３）、ηは加工熱効率、およびＧは圧延トルク（Ｎ・ｍ）である。また、ｒはワークロール１１ｇｗの径（ｍ）、ｗは鋼板の板幅（ｍ）、ｈ２は最終スタンド１１ｇ後の板厚（ｍ）である。
【００６７】
次に、最終スタンド１１ｇ出側温度から直後急冷装置２０を通過するまでの温度を予測する。その際には、直後急冷装置２０における冷却水量を設定する必要がある。そこで、具体的には次のように、温度予測をおこなう。すなわち、直後急冷装置２０の全てのヘッダ２１ａ、２１ａ、…、２２ａ、２２ａ、…から供給される水量が、ゼロ（空冷）を含む最小水量であると仮定し、式（４）、式（５）を用いて最終スタンド出口から直後急冷装置２０を通過するまでの鋼板の温度予測計算を行う。式（４）は、水冷による温度降下量ΔＴ４Ｌであり、式（５）は、空冷による温度降下量ΔＴ４Ａである。
【００６８】
【数４】
2011065290.tif 000006
【００６９】
【数５】
2011065290.tif 000007
【００７０】
ここで、σはステファン・ボルツマン定数（Ｗ／ｍ２・Ｋ４）、εは鋼板１の輻射率（−）、ｃは鋼板１の比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、ρは鋼板１の密度（ｋｇ／ｍ３）である。また、αＡは空冷部の熱伝達率（Ｗ／ｍ２・Ｋ）、αＲは直後急冷装置２０の水冷による熱伝達率（Ｗ／ｍ２・Ｋ）、ｈ２は最終スタンド１１ｇ後の板厚（ｍ）である。ＴＳ４Ｌは直後急冷装置２０における水冷部分における鋼板１の表面温度（℃）、ＴＳ４Ａは直後急冷装置２０における空冷部分における鋼板１の表面温度（℃）、ＴＡは気温（℃）、ＴＬは冷却水温度（℃）である。ｔ４Ｌは直後急冷装置２０において水冷部分を通過する時間（秒）ｔ４Ａは直後急冷装置２０において空冷部分を通過する時間（秒）である。
【００７１】
このようにして得られる直後急冷装置２０通過後の温度予測値が、目標急冷停止温度と一致するような冷却水量を二分法等の収束計算手段を用いて求められる。そして、この急冷停止温度予測装置５１が算出した冷却水量を直後急冷制御装置５２に送信し、直後急冷装置２０に対して、求めた設定水量が流出するような指令を送信する。
なお、直後急冷装置２０通過後の鋼板１の温度を目標急冷停止温度と一致させる方法として冷却水量を調整する以外に、直後急冷装置２０への給水圧力を調整しても同様の効果が得られる。
【００７２】
以上の方法により、急冷停止温度予測装置５１が予測した急冷停止予測温度と、目標急冷停止温度とが一致するように直後急冷装置２０の冷却水量または給水圧力が適切に調整され、急冷停止温度を高精度に制御することができる。
【００７３】
さらに、鋼板１の先端が直後急冷装置出側温度測定装置４８に到達した後は、目標急冷停止温度と、直後急冷装置出側温度測定装置４８での測定温度と、が一致するように、直後急冷制御装置５２が直後急冷装置２０の冷却水量または給水圧力をフィードバック制御することで、急冷停止温度予測装置５１が予測した急冷停止予測温度に予測誤差が生じてもこれを修正することができ、鋼板１の全長に亘り急冷停止温度を高精度に制御することができる。
【００７４】
上記の例では、直後急冷装置２０の冷却水量または給水圧力を調整することにより、急冷停止予測温度を目標温度に一致させているが、直後急冷装置２０の冷却水量または給水圧力を一定とし、圧延速度を調整することによっても急冷停止温度を制御することができる。一般的に冷却装置の冷却能力を調整するバルブの応答特性（水量の調整）よりも圧延速度を調整する圧延モータの応答特性の方が高応答であることから、圧延速度を調整する方が急冷停止温度の制御性能は良い。ただし、圧延速度を調整するためには熱間仕上げ圧延機列１１全ての圧延速度を一斉に調整する必要がある等圧延技術の難易度が高まる。
【００７５】
冷却水量を調整する方法では、鋼板先端が直後急冷装置出側温度測定装置４８に到達した後、直後急冷装置２０の冷却水量をフィードバック制御する方法を説明したが、圧延速度を調整する方法では、直後急冷装置出側温度測定装置４８での測定温度が目標急冷停止温度と一致するように圧延速度をフィードバック制御することができる。具体的には、測定温度が目標よりも高ければ圧延速度を低速側に調整し、低ければ高速側に調整することにより行えばよい。
【００７６】
図５は第二実施形態にかかる熱延鋼板の製造装置１１０（以下、「製造装置１１０」と記載することがある。）を説明するための概念図であり、図１に相当する図である。製造装置１１０は、冷却制御装置１５０において製造装置１０と異なり、他の構成は共通するので、共通する構成については同じ符号を付すとともに説明を省略する。
【００７７】
冷却制御装置１５０は、急冷停止温度・巻き取り温度予測装置１５１、および直後急冷・ホットラン冷却制御装置１５２を備えて構成される。
急冷停止温度・巻き取り温度予測装置１５１は、最終スタンド１１ｇ入側の最終スタンド入側温度測定装置４５から入力される鋼板１の表面温度の測定値（ＦＴ’）、板厚測定装置４６から入力される鋼板１の板厚の測定値、および鋼板速度測定手段４７から入力される鋼板１の搬送速度の測定値に基づいて、鋼板１の伝熱モデルを用いた直後急冷装置２０およびホットラン冷却装置４０による急冷停止温度、および巻き取り温度の予測演算を行い、それぞれの予測値を得る。ここでの演算内容の例の詳細は後述する。
【００７８】
直後急冷・ホットラン冷却制御装置１５２では、鋼板１の先端が最終スタンド入側温度測定装置４５に到達してから直後急冷装置出側温度測定装置４８に到達するまでの間、当該直後急冷・ホットラン冷却制御装置１５２が、与えられた目標急冷停止温度と上記急冷停止温度・巻き取り温度予測装置１５１により算出された急冷停止予測温度とが一致するか判断するとともに、一致しない場合には、直後急冷装置２０の冷却水量を制御する。また、鋼板１の先端が直後急冷装置出側温度測定装置４８に到達した後は、与えられた目標急冷停止温度と、直後急冷装置出側温度測定装置４８での測定温度が一致するように、直後急冷装置２０の冷却水量および／または鋼板１の速度を制御する。
さらに、直後急冷・ホットラン冷却制御装置１５２では、鋼板１の先端が巻き取り温度測定装置４９に到達するまでの間、当該直後急冷・ホットラン冷却制御装置１５２が、与えられた目標巻き取り温度と上記急冷停止温度・巻き取り温度予測装置１５１により算出された巻き取り予測温度とが一致するか判断するとともに、一致しない場合には、ホットラン冷却装置４０の冷却水量を制御する。また、鋼板１の先端が巻き取り温度測定装置４９に到達した後は、与えられた目標巻き取り温度と、巻き取り温度測定センサ４９での測定温度が一致するように、ホットラン冷却装置４０の冷却水量および鋼板１の速度の少なくとも一方を制御する。
【００７９】
以上のような構成を有する製造装置１１０により、所望する急冷停止温度、巻き取り温度に制御され、予定した組織を有する熱延鋼板を製造することができる。
【００８０】
次に、製造装置１１０を用いて熱延鋼板を製造する方法の例を説明する。これは、直後急冷装置２０、およびホットラン冷却装置４０の給水量を変化させて急冷停止予測温度、および巻き取り予測温度を、それぞれ目標急冷停止温度、および目標巻き取り温度に一致させる例である。
【００８１】
最終スタンド１１ｇの入側に達した鋼板１の表面温度、板厚、および速度がそれぞれ、最終スタンド入側温度測定装置４５、板厚測定装置４６および鋼板速度測定手段４７により測定される。急冷停止温度・巻き取り温度予測装置１５１は、これら温度、板厚、速度等に基づいて上記した式（１）により最終スタンド１１ｇの入側温度を算出する。
【００８２】
続いて、最終スタンド１１ｇのワークロール温度、ロールとの接触時間、圧延トルク等から上記した式（２）、式（３）により圧延スタンド出側温度を算出する。
【００８３】
次に、最終スタンド１１ｇ出側温度から直後急冷装置２０を通過するまでの温度を予測する。その際には、直後急冷装置２０における冷却水量を設定する必要がある。そこで、具体的には次のように、温度予測をおこなう。すなわち、直後急冷装置２０の全てのヘッダ２１ａ、２１ａ、…、２２ａ、２２ａ、…から供給される水量が、ゼロ（空冷）を含む最小水量であると仮定し、上記した式（４）、式（５）を用いて最終スタンド出口から直後急冷装置２０を通過するまでの鋼板１の温度予測計算を行う。
【００８４】
このようにして得られた直後急冷装置２０通過後の温度予測値が、目標急冷停止温度と一致するような冷却水量を二分法等の収束計算手段を用いて求められる。そして、この急冷停止温度・巻き取り温度予測装置１５１が算出した冷却水量を直後急冷・ホットラン制御装置１５２に送信し、直後急冷装置２０に対して、求めた設定水量が流出するような指令を送信する。
なお、直後急冷装置２０通過後の鋼板１の温度を目標急冷停止温度と一致させる方法として冷却水量を調整する以外に、直後急冷装置２０への給水圧力を調整しても同様の効果を得ることができる。
【００８５】
本実施形態では、さらに引き続き、直後急冷装置出側温度測定装置４８での測定温度からホットラン冷却装置４０を通過するまでの温度を予測する。この際には、ホットラン冷却装置４０の冷却水量を設定する必要がある。はじめにホットラン冷却装置４０内の全ての冷却ヘッダから給水量が水量ゼロ（空冷）を含む最小水量であると仮定し、式（６）、式（７）を用いて直後急冷装置出側温度測定装置４８からホットラン冷却装置４０を通過するまでの鋼板の温度予測計算を行う。式（６）は、水冷による温度降下量ΔＴ５Ｌであり、式（７）は、空冷による温度降下量ΔＴ５Ａである。
【００８６】
【数６】
2011065290.tif 000008
【００８７】
【数７】
2011065290.tif 000009
【００８８】
ここで、σはステファン・ボルツマン定数（Ｗ／ｍ２・Ｋ４）、εは鋼板１の輻射率（−）、ｃは鋼板１の比熱（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、ρは鋼板１の密度（ｋｇ／ｍ３）である。また、αＡは空冷部の熱伝達率（Ｗ／ｍ２・Ｋ）、αＬはホットラン冷却装置４０の水冷による熱伝達率（Ｗ／ｍ２・Ｋ）、ｈ２は最終スタンド１１ｇ後の板厚（ｍ）である。ＴＳ５Ｌはホットラン冷却装置４０の水冷部分における鋼板表面温度（℃）、ＴＳ５Ａはホットラン冷却装置４０の空冷部分における鋼板１の表面温度（℃）、ＴＡは気温（℃）、ＴＬは冷却水温度（℃）である。ｔ５Ｌはホットラン冷却装置４０において水冷部分を通過する時間（秒）、ｔ５Ａはホットラン冷却装置４０において空冷部分を通過する時間（秒）である。
【００８９】
そして、ホットラン冷却装置４０通過時の温度予測値を算出し、これが目標巻き取り温度と一致するようにホットラン冷却装置４０の冷却水量を二分法等の収束計算手段を用いて求める。この急冷停止温度・巻き取り温度予測装置１５１が算出したホットラン冷却装置４０の冷却水量を直後急冷・ホットラン冷却制御装置１５２に送信し、ホットラン冷却装置４０に対して、求めた設定水量が流出するような操作指令を送信する。
【００９０】
以上の方法により直後急冷装置２０の冷却水量およびホットラン冷却装置４０の冷却水量が適切に調整され、急冷停止温度および巻き取り温度を高精度に制御することができる。
【００９１】
鋼板１の先端が直後急冷装置出側温度測定装置４８に到達した後は、直後急冷・ホットラン冷却制御装置１５２が、目標急冷停止温度と直後急冷装置出側温度測定装置４８での測定温度とが一致するように直後急冷装置２０の冷却水量のフィードバック制御を行う。また、鋼板１の先端が巻き取り温度測定装置４９に到達した後は、直後急冷・ホットラン冷却制御装置１５２が、目標巻き取り温度と巻き取り温度測定装置４９での測定温度とが一致するようにホットラン冷却装置４０の冷却水量をフィードバック制御する。これにより、急冷停止温度・巻き取り温度予測装置１５１が予測した急冷停止予測温度、巻き取り予測温度に誤差が生じても急冷停止温度および巻き取り温度が鋼板１の全長に亘り高精度に制御される。
【００９２】
第一実施形態において説明したように、本実施形態でも、直後急冷装置２０の冷却水量を一定とし、圧延速度を調整することによって、直後急冷装置出側温度測定装置４８における測定温度が目標急冷停止温度と一致するように急冷停止温度を制御することもできる。
ただしこのときには、直後急冷装置出側温度測定装置４８での測定温度が目標温度と一致するように圧延速度をフィードバック制御すれば、圧延速度変化により巻き取り温度が変化する。従って、巻き取り温度測定装置４９での測定温度が目標巻き取り温度と一致するように、直後急冷・ホットラン冷却制御装置１５２によりホットラン冷却装置４０の冷却水量がフィードバック制御される。
【００９３】
以上、現時点において実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う熱延鋼板の製造装置および熱延鋼板の製造方法も本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【符号の説明】
【００９４】
１  鋼板
１０  熱延鋼板の製造装置
１１  熱間仕上げ圧延機列
１１ｇ  最終スタンド
１１ｇｈ  ハウジング
１１ｇｒ  （ハウジング）立設部（側壁）
１１ｇｗ  ワークロール
１２  搬送ロール
１３  ピンチロール
１４  巻き取り装置
２０  直後急冷装置
２１  上面給水手段
２１ａ  冷却ヘッダ
２１ｂ  導管
２１ｃ  冷却ノズル
２２  下面給水手段
２２ａ  冷却ヘッダ
２２ｂ  導管
２２ｃ  冷却ノズル
２５  上面ガイド
３０  下面ガイド
４０  ホットラン冷却装置
４５  最終スタンド入側温度測定装置
４６  板厚測定装置
４７  鋼板速度測定手段
４８  直後急冷装置出側温度測定装置
４９  巻き取り温度測定装置
５０  冷却制御装置
５１  急冷停止温度予測装置
５２  直後急冷制御装置
１１０  熱延鋼板の製造装置（鋼板速度測定手段）
１５０  冷却制御装置
１５１  急冷停止温度・巻き取り温度予測装置
１５２  直後急冷・ホットラン冷却制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2011065290.tif 000015
2011065290.tif 000016